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氮化铝陶瓷基板有什么性质?生产工艺流程是什么样的?

日期: 2022-05-16
浏览: 786

过去的几十年里,氧化铍一直是用于射频电阻器和大功率应用终端的主要基板材料。虽然氧化铍非常适合电子行业的高功率应用,但其粉尘颗粒有毒。如果吸收了氧化铍颗粒,它们是可能会导致中毒,而这是一种肺部炎症。由于全球范围内新出现的健康和安全法规,各行业正在限制氧化铍作为陶瓷基板材料。因此,电子行业正在寻找环保的基板材料来替代氧化铍。氮化铝的早期开发是在1960年代,也是用于陶瓷封装。

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氮化铝陶瓷基板

一、氮化铝和氧化铍基板的性质:

经过广泛研究和开发,随着热导率的提高,氮化铝已成为代替氧化铍的基板材料。虽然它不能作为氧化铍的100%直接替代品,但它无毒、操作安全,并且其导热率远高于氧化铝并接近氧化铍。图1看出氮化铝、氧化铍和氧化铝的电气和物理特性,氮化铝的介电常数为8.9,高于氧化铍,这是电路设计人员关注的问题,因为它会导致高并联电容。因此,为氧化铍制定的设计规则不能用于氮化铝陶瓷基板。可以在带有氮化铝器件的设计中引入调谐电路,以克服额外电容的影响。氮化铝可用的热分析数据使设计人员能够将这种衬底材料用于高功率微波应用,也是1996年氮化铝陶瓷基板的电阻器和终端的器件上首次被实现。

氮化铝陶瓷基板有什么性质?生产工艺流程是什么样的?

在几十年前,为氧化铝和氧化铍陶瓷开发的标准厚膜浆料系统,工程师们发现它不适用于氮化铝陶瓷基板材料。厚膜浆料制造商必须投入资源开发与氮化铝兼容的新厚膜浆料和工艺。无论是使用氮化铝、氧化铍还是氧化铝,成功的厚膜浆料系统的关键在于烧制厚膜对陶瓷基板的长期粘附可靠性。

在使用氮化铝的情况下,在涂敷厚膜浆料之前,必须对表面进行适当的准备。这通常涉及研磨表面或使用特殊溶剂进行清洁过程,为了比较氧化铍和氮化铝之间的表面光洁度,使用3D表面扫描轮廓仪KLA-Tencor P-11进行表面扫描。图2比较氧化铍和氮化铝的3D扫描粗糙度值。

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像这样的表面光洁度对于厚膜是可以接受的,但对于薄膜应用是不可接受的。在研磨过程中引入的任何表面缺陷都会严重降低组件的性能。表面粗糙度对电阻器的影响会导致整个基板表面的电阻值发生变化。对于薄膜应用,Ra0.4到Ra0.7的表面光洁度是合适的,这可以最大限度地减少整个表面的电阻变化。这种表面光洁度水平是通过抛光粗糙表面直到达到所需的表面光洁度来实现的。

与氧化铍不同,氮化铝需要选择合适的供应商,然后调整制造工艺以使基板合格。由于不同的供应商会产生不同的成分和表面光洁度,因此选择正确的供应商很重要。合适的供应商还可以减少批次之间的不一致。

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dpc陶瓷基板

薄膜技术已成功应用于氮化铝陶瓷基板,用于制造大功率应用的射频电阻器和终端。由于氮化铝表面,无论是薄膜还是厚膜应用,在高温下与水接触时都会分解为无定形氢氧化铝,因此在进行薄膜加工时进行严格的控制非常重要。氮化铝与含有氨的清洁溶液发生反应。氨将蚀刻基材并产生多孔表面影响光洁度。所有这些反应都会导致薄膜和基板之间的粘附性变差,并且还会在基板上产生电阻值的变化。

同样,在 100°C 及以上的潮湿条件下运行时,氮化铝高功率电阻元件可能会出现潜在的可靠性问题。为了克服这个问题,薄膜元件在使用氮化硅或聚酰亚胺涂层的处理过程中受到保护,不会受潮和损坏。

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氮化铝陶瓷基板

而氮化铝陶瓷基板具有高强度、高导热性、高电阻率、小密度、低介电常数、无毒、热膨胀系数与Si相容等优良性能。它们将逐步取代传统的大功率电阻器件材料,成为未来最有发展前景的陶瓷基板材料之一。

(素材来自网络,侵删)

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